坡位對(duì)雜種落葉松生長(zhǎng)影響的初步分析

王占青 張植平 黃 濤 靳貝貝 鐘兆華 畢永娟 孫志虎

(1.東北林業(yè)大學(xué),哈爾濱 150040;2.佳木斯市孟家崗林場(chǎng),黑龍江樺南 154431)

坡位對(duì)雜種落葉松生長(zhǎng)影響的初步分析

王占青1張植平1黃 濤1靳貝貝1鐘兆華2畢永娟1孫志虎1

(1.東北林業(yè)大學(xué),哈爾濱 150040;2.佳木斯市孟家崗林場(chǎng),黑龍江樺南 154431)

通過(guò)野外調(diào)查的方法對(duì)雜種落葉松不同坡位表層土壤含水量和土溫的變化、土壤水分物理性質(zhì)和雜種落葉松的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行研究,同時(shí)對(duì)影響雜種落葉松生長(zhǎng)的立地因子進(jìn)行分析。結(jié)果表明,中、下坡位的表層土壤含水量高于上坡位;生長(zhǎng)季初期,中、下坡位的表層土溫高于上坡位;生長(zhǎng)季中期,中坡位的表層土溫低于上、下坡位;生長(zhǎng)季末期,中、上坡位的表層土溫高于下坡位;隨著坡位的降低,土壤容重表現(xiàn)出增加的趨勢(shì);中坡位的非毛管孔隙度低于上、下坡位,而毛管孔隙度、總孔隙度、毛管持水量和飽和持水量高于上、下坡位;雜種落葉松適合生長(zhǎng)在上坡位,且其高生長(zhǎng)受非毛管孔隙度的影響較大。

雜種落葉松;坡位;土溫;土壤含水量;土壤水分物理性質(zhì)

落葉松是我國(guó)東北地區(qū)栽培面積最大的用材樹(shù)種。由于生長(zhǎng)迅速、輪伐期短,目前許多地區(qū)已經(jīng)營(yíng)造出第 2代落葉松人工林。隨著林齡的增長(zhǎng),落葉松地力衰退問(wèn)題不斷顯現(xiàn)[1～3],二代林比一代林同期生產(chǎn)力下降達(dá) 12.7%～29.3%[3]。采用新品種造林對(duì)于防止或減緩落葉松二代林的地力下降具有重要作用。雜種落葉松(興安落葉松 ×日本落葉松,長(zhǎng)白落葉松 ×日本落葉松)是黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所 30a的育種研究成果,它生長(zhǎng)快,材質(zhì)優(yōu)良,與普通落葉松相比差異較大。目前,對(duì)于雜種落葉松的研究主要集中于造林密度[4～5]、整地方式[4]、種子園建設(shè)[6]、種子特性[7]、家系選擇[8～10]、組織培養(yǎng)[8,11～12]等方面 ,缺少立地因子 ,尤其是地形因子對(duì)其生長(zhǎng)影響的相關(guān)報(bào)道。因此,本文通過(guò)不同坡位雜種落葉松幼苗長(zhǎng)勢(shì)的調(diào)查,分析不同坡位在土溫和土壤水分物理性質(zhì)等方面的差異,找出雜種落葉松的適生坡位,旨在為雜種落葉松營(yíng)造的立地選擇提供參考。

1 樣地概況與研究方法

1.1 樣地概況

在東經(jīng) 130.58292°～130.58623°,北緯 46.42328°～46.42427°,選擇 3條帶狀雜種落葉松造林地 (穴狀整地,整地規(guī)格為 50～70cm ×50～70cm ×30～35cm,株行距為1.5～2.0m×1.5～2.5m,2007年春植苗造林,苗齡為 2年生)作為研究樣地(自坡頂至坡底將 3條帶狀雜種落葉松造林地均分為上、中、下三部分,面積分別為 0.493、0.432、0.447 hm2,0.565、0.478、0.530hm2和 0.471、0.509、0.464hm2)。該研究樣地屬完達(dá)山脈西麓的佳木斯市孟家崗林場(chǎng),大陸性季風(fēng)氣候,早霜現(xiàn)于 9月上、中旬,晚霜終于 5月中、下旬,生長(zhǎng)期110～120d。年平均氣溫2.7℃,極端最高氣溫35.6℃,最低氣溫 -34.7℃,≥10℃積溫為2 500℃,多年平均降水量為535mm,降水集中在 6—9月份,占全年降水量的72.6%。土壤為暗棕壤。

1.2 研究方法

1.2.1 不同坡位土壤表層溫度測(cè)定

生長(zhǎng)季初期 (5月)、中期 (6月)和末期 (10月),采用JM624便攜式數(shù)字溫度計(jì)測(cè)定不同坡位的土壤表層 (15cm)溫度。3條帶狀雜種落葉松造林地的上坡位、中坡位和下坡位所測(cè)定的土溫樣本數(shù)均為 70～200個(gè)。

1.2.2 不同坡位土壤表層含水量測(cè)定

生長(zhǎng)季初期 (5月)、中期 (6月)和末期 (10月),采用TDR300測(cè)量雜種落葉松植苗點(diǎn) 10cm范圍內(nèi)的表層土壤(15cm)體積含水量。3條帶狀雜種落葉松造林地的上坡位、中坡位和下坡位所測(cè)定的土壤含水量樣本數(shù)均為 70～200個(gè)。

1.2.3 不同坡位表層土壤水分物理性質(zhì)測(cè)定

采用容積為 100cm3的環(huán)刀對(duì)雜種落葉松植苗穴中的表層土壤 (10cm)進(jìn)行取樣,3條帶狀雜種落葉松造林地的上坡位、中坡位和下坡位所測(cè)定的土壤樣本數(shù)均為 70～200個(gè)。

采用環(huán)刀法進(jìn)行土壤水分物理性質(zhì)測(cè)定,包括容重、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度、毛管持水量、飽和持水量。

1.2.4 不同坡位雜種落葉松生長(zhǎng)量調(diào)查

雜種落葉松造林后的當(dāng)月測(cè)定不同樣帶所有苗木的苗高;造林當(dāng)年的 10月測(cè)定不同樣帶所有苗木的高生長(zhǎng);造林第二年的 10月測(cè)定不同樣帶所有苗木的高生長(zhǎng)和苗高。

對(duì)不同樣帶、不同坡位雜種落葉松的生長(zhǎng)狀況進(jìn)行分析時(shí),不同樣帶、不同坡位各選取生長(zhǎng)最高的 50株苗木作為樣本。

2 結(jié)果與分析

2.1 坡位對(duì)表層土壤含水量的影響

表層土壤含水量的測(cè)定結(jié)果表明 (圖1),生長(zhǎng)季中期和生長(zhǎng)季末期不同坡位的表層土壤含水量之間均存在顯著差異(p<0.01):生長(zhǎng)季中期,中坡位表層土壤含水量最高(26.46±10.82%),下坡位次之 (24.94±9.20%),上坡位最低 (16.81±10.54%),中坡位和下坡位的土壤含水量分別是上坡位的1.57倍和1.48倍;生長(zhǎng)季末期,隨著坡位的逐漸降低,表層土壤含水量表現(xiàn)出增加的趨勢(shì),下坡位最高 (10.49±0.23%),中坡位次之 (9.68±0.46%),上坡位最低 (9.27±7.69%),中坡位和下坡位的土壤含水量分別是上坡位的1.04倍和 1.13倍 。

2.2 坡位對(duì)表層土溫的影響

不同時(shí)期表層土溫的測(cè)定結(jié)果表明 (圖1),生長(zhǎng)季初期、中期和末期不同坡位的表層土溫之間均存在顯著差異 (p<0.01):生長(zhǎng)季初期,中坡位土溫最高 (9.57±1.12℃),下坡位次之 (8.89±0.63℃),上坡位最低 (8.73±0.81℃),中坡位和下坡位的土溫分別是上坡位的1.10倍和1.02倍;生長(zhǎng)季中期,下坡位土溫最高 (11.28±0.86℃),上坡位次之(10.97±0.93℃),中坡位最低 (10.87±0.14℃),上坡位和下坡位的土溫分別是中坡位的1.01倍和1.04倍;生長(zhǎng)季末期,中坡位土溫最高 (10.34±0.01℃),上坡位次之 (9.89±0.87℃),下坡位最低 (9.71±0.50℃),上坡位和中坡位的土溫分別是下坡位的1.02倍和1.06倍。

2.3 坡位對(duì)表層土壤水分物理性質(zhì)的影響

表層土壤容重的測(cè)定結(jié)果表明 (表1),不同坡位之間在土壤容重方面存在顯著差異 (p<0.01)。隨著坡位的降低,土壤容重表現(xiàn)出增加的趨勢(shì),中坡位和下坡位土壤容重分別是上坡位的1.01倍和1.06倍。

非毛管孔隙度、毛管孔隙度和總孔隙度方面,不同坡位之間亦存在顯著差異 (p<0.01)。非毛管孔隙度方面,上坡位最高,下坡位次之,中坡位最低,上坡位和下坡位的非毛管孔隙度分別是中坡位的1.17倍和1.10倍;毛管孔隙度和總孔隙度方面,中坡位最高,下坡位次之,上坡位最低;中坡位和下坡位的毛管孔隙度和總孔隙度分別是上坡位的1.13倍、1.06倍和 1.06倍、1.03倍。

毛管持水量和飽和持水量方面,不同坡位之間亦存在顯著差異 (p<0.01)。中坡位最高,上坡位次之,下坡位最低,上坡位和中坡位的毛管持水量和飽和持水量分別是下坡位的 1.01倍、1.12倍和 1.03倍、1.07倍。

2.4 坡位對(duì)雜種落葉松生長(zhǎng)的影響

造林初期,雖然中坡位 2年生雜種落葉松的苗高最高(47.9±1.5cm),下坡位次之 (47.7±1.3cm),上坡位最低(47.2±1.3cm),但是不同坡位之間在苗高方面無(wú)顯著差異(p>0.05;圖2);造林 2年后,不同坡位雜種落葉松 (4年生)苗高之間存在顯著差異 (p<0.01,圖3),上坡位雜種落葉松苗高最高 (122.9±7.2cm),下坡位次之 (117.0±15.2cm),中坡位最低 (116.9±12.9cm)。

表1 不同坡位表層土壤水分物理性質(zhì)的比較

造林后不同年份的秋季所測(cè)定的當(dāng)年高生長(zhǎng)表明 (圖4,圖5),不同坡位雜種落葉松的高生長(zhǎng)不同:造林后,經(jīng)過(guò) 1年的生長(zhǎng),不同坡位 3年生雜種落葉松的當(dāng)年高生長(zhǎng)之間存在顯著差異(p<0.01,圖4)。上坡位雜種落葉松的當(dāng)年高生長(zhǎng)最高 (18.5±5.5cm),下坡位次之 (15.8±4.9cm),中坡位最低 (13.9±1.9cm);經(jīng)過(guò)造林地中 2年的生長(zhǎng)過(guò)程,不同坡位 4年生雜種落葉松的當(dāng)年高生長(zhǎng)之間亦存在顯著差異(p<0.01,圖5),上坡位雜種落葉松的當(dāng)年高生長(zhǎng)最高(87.1±7.1cm),中坡位次之 (82.2±3.7cm),下坡位最低(80.8 ±4.6cm)。

2.5 雜種落葉松高生長(zhǎng)與表層土壤水分物理性質(zhì)的關(guān)系

受樣本數(shù)量的限制,此次研究沒(méi)有對(duì)影響雜種落葉松生長(zhǎng)的立地因子進(jìn)行綜合的對(duì)比分析。對(duì)立地因子與雜種落葉松高生長(zhǎng)的相關(guān)分析也僅研究了土壤水分物理性質(zhì)與雜種落葉松高生長(zhǎng)的關(guān)系。非參數(shù)統(tǒng)計(jì)的相關(guān)分析結(jié)果表明(表2),雜種落葉松高生長(zhǎng)與非毛管孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系,與毛管孔隙度和總孔隙度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。從不同年份雜種落葉松當(dāng)年高生長(zhǎng)與土壤水分物理性質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)系數(shù)也可看出,造林當(dāng)年的雜種落葉松高生長(zhǎng)與非毛管孔隙度呈正相關(guān)關(guān)系,與其他土壤水分物理性質(zhì)指標(biāo)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,尤其與毛管孔隙度和總孔隙度之間呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。造林 1年后雜種落葉松的高生長(zhǎng),雖然與毛管孔隙度和總孔隙度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,與其他之間呈正相關(guān)關(guān)系,但是其相關(guān)系數(shù)均未達(dá)到顯著水平。

表2 雜種落葉松高生長(zhǎng)與表層土壤水分物理性質(zhì)的相關(guān)系數(shù)

3 結(jié)論與討論

林木在適宜的海拔范圍內(nèi),坡位是影響其生長(zhǎng)的間接因子之一,能夠產(chǎn)生營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)、光照、水分等因子的空間再分配。不同坡位表層土溫和土壤水分物理性質(zhì)之間所存在的差異 (圖1,表1),充分說(shuō)明坡位能夠影響環(huán)境因子空間上的分布狀況。

不同坡位雜種落葉松高生長(zhǎng)方面所存在的差異也間接反映了立地因子空間分布上的異質(zhì)性。從高生長(zhǎng)來(lái)看 (圖3,圖4,圖5),上坡位的雜種落葉松在苗高和高生長(zhǎng)量方面高于中、下坡位。通過(guò)進(jìn)行土壤水分物理性質(zhì)指標(biāo)與雜種落葉松高生長(zhǎng)的非參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析得出,高的非毛管孔隙度有利于雜種落葉松的高生長(zhǎng)。

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S718.511

A

1674-6341(2010)02-0015-03

2010-02-24

博士后研究人員落戶黑龍江科研啟動(dòng)資助金項(xiàng)目“土壤水分空間異質(zhì)性及其對(duì)落葉松幼苗生長(zhǎng)的影響”;黑龍江省科技計(jì)劃項(xiàng)目 (編號(hào):GA09B201-08);東北林業(yè)大學(xué)本科生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目 (編號(hào):2008024)

王占青 (1987-),女,青海平安人,從事環(huán)境科學(xué)研究;通訊作者:孫志虎 (1977-),男,山東榮成人,博士,副教授,從事森林經(jīng)營(yíng)研究。

責(zé)任編輯:王洪軍